基于培养学生科学素养目标的STEM教育本土化研究
田雪 陈曦 郭伟
[摘? ?要]我国的STEM教育在教育政策、理论研究、教育实践等方面均取得了明显进展，但仍缺少完善的课程体系和打通学段的整体设计，评估体系尚不完整。吉林省长春吉大附中力旺实验小学进行了STEM教育本土化的研究与实践，并取得了一定进展。
[关键词]STEM教育;本土化;科学素养
一、STEM教育的背景与本土化挑战
由于科技人才资源所占比例缩小，为防止国家竞争力的下降，美国在20世纪80年代开始重视STEM教育，即科学、技术、工程和数学学科的整合教育[1]。此后，各国相继出台了一系列STEM教育的发展策略和实施规划，出现了大批优秀的STEM课程和活动[2-4]。
我国也相继推出了相关政策。2016年，教育部印发的《教育信息化“十三五”规划》明确指出，要积极探索信息技术在众创空间、跨学科学习（STEM教育）、创客教育等新的教育模式中的应用[5]。2017年6月，举办了“第一届中国STEM教育发展大会”，并发布了《中国STEM教育白皮书》等，为我国STEM教育的发展指明了方向，推动了STEM教育的探索之路。
我国对STEM教育的研究起步较晚。开始阶段，学者较多关注于STEM教育的内涵介绍和报告解读[6-7]。自2014年开始，研究内容才逐渐转向课程构建方面，但多数仍集中于分析国外案例以总结STEM课程的特点、教学模式和教学评价体系等[8-9];研究方法多以内容分析法、思辨法为主，多直译外文文献，缺少深入分析和探讨以及针对我国实际的本土化研究。总体上，理论层面的研究较多，实践层面的讨论较少。
尽管STEM教育在中国已得到广泛认可并在不断推进，但在实施过程中存在严重的水土不服：一是STEM教育推广不均衡，在经济发达省份推广较快，欠发达地区普及困难;二是课时有限，缺少打通学段的STEM课程整体设计，难以在常规教学中实施;三是评估体系较繁琐，在实际运用中存在困难;四是传统教学模式下的教师与学生还不适应STEM教育所倡导的学习方式，师生的创新意识和解决实际问题的能力需要逐渐培养。
二、 STEM教育本土化的依据
吉林省长春吉大附中力旺实验小学的STEM教育本着“培养学生创新思维与批判思维”的宗旨，依据“两个融合”进行了STEM教育的本土化改进和构建。一是STEM教育与科学教育相融合。2017年发布的小学科学课程标准中明确指出：倡导跨学科学习模式，鼓励教师将STEM教育运用到自己的教学实践中。二是STEM教育与学校“启发潜能”教育相融合。STEM教育以跨学科融合为核心理念，有利于发展学生的科学探究能力、动手实践能力、批判性思维和创新性思维能力以及整合能力[10]。而“启发潜能”教育的核心理念包括尊重、信任、乐观。将两种理念融合的STEM教学，有利于“培养学生核心素养，提高学生综合能力”。
三、 STEM教育本土化的过程与方法
学校科学组在“中国STEM教育2029创新行动计划”课题的引领下，致力于打造STEM本土化课程，构建打通学段的课程体系。学校成立了“教师STEM科创工作坊”，组织STEM教学沙龙，促进本校与其他学校及社会机构之间的交流与合作;组织相关教学与研讨，促进教师成长。
1.课程建设
学校突破经济成本、时间与空间、传统评价方式的限制，基于“让内容容易习得、让思维具有可见性、帮助学生向他人学习、促进自主学习和终身学习”的四大原则[11]，参照美国STEM教材并结合校情，以小学科学教材为基础，以不同难度且有价值的实际生活问题为主题设计课程，并多选择废报纸、棉签、超轻黏土等生活中易获取且便宜的材料。
2.课程实施
学校在小学科学课堂阶段性开展STEM基础课程，在蓓蕾计划时间开展STEM科创选修课，在周五下午的活动时间开设STEM实践活动，以解决课时不足的问题。课堂教学主要以项目式学习为主，四人一组并分配不同职责，如物料经理、工程师、设计总监、测试总监等，让学生通过角色体验团队合作的重要性并提升个人责任感。角色定期轮换，每个学生都有平等的体验机会。协作学习贯穿整个STEM项目，教师仅作为引导者和辅助者，将更多时间还给学生，促进学生交流与互助，增强团队意识与合作能力。
3.特色评价体系
评价可以使项目的各个部分有机地整合在一起，是维持学生学习动机的重要工具。学校构建了有特色的真实性评价体系，包括过程性评价和終结性评价，不仅有师生评价，还有学生的自我评价、同伴评价以及组间评价等。通过定制化评价量规给学生提供定期反馈，帮助学生及时了解自己的不足，调整学习过程，并发展批判性思维。
四、STEM教育本土化的成果与创新点
1.STEM课程创新理念与教学方法
学校参考了其他国家STEM教学的模式[12-13]，结合相关研究[14-15]及实践经验，总结了STEM本土化教学模式的“八步教学法”（见图1）。教师选择合适的STEM项目创建问题情景，学生通过明确问题与结果展开调查研究，进行自主设计、制作、测试与优化，在小组合作与交流中不断反思、改进、优化产品，并根据评价量规对小组及成员进行过程性评价。学生通过评价明确各自的优势与不足，在后续学习中加以改进。随着知识的拓展与迁移，学生将逐渐养成善于发现、勤于思考的习惯，全面提升科学素养。
2.STEM课程内容本土化与创造性实施
在面向全体学生的基础课程中，各年级每学期均开展四个STEM项目，可将常规科学教材的部分内容打造成多个STEM项目。如小学科学（教科版）五年级上册的“设计制作小赛车”，融入STEM课程理念与工程设计流程后，形成了“重力赛车”项目。作为基础课程的延续，STEM拓展课程面向部分学生，根据各年段学生的学情进行相应的课程设计，如中年段的“创意纸牌”项目，高年段的“捕捉风力”项目等;STEM科创社团定制课程面向少数爱好科技与创新实践的学生，可通过工程设计的“七大流程”，将创新想法融入实践产品，解决生活中的实际问题。
学校通过教学组织形式的变革，有效突破了学习空间的限制。如将科学教室划分成不同功能的学习空间，即聆听区、活动区与安静区。打破传统教室的界限，利用大学、科研院所及相关社会资源，邀请专业人士为学生作科普讲座，使学生了解科技前沿。同时开展参观科技馆、汽车厂、客车厂等实践活动，为“车轮滚滚”等相关STEM项目提供丰富的资源。
3.创造性地构建真实性评价体系
学校研发了STEM非笔试项目评价量规，并采用了课堂反馈系统。打破传统期末考核方式，创造性地采用“保卫鸡蛋”等非笔试项目，让学生运用所学知识解决实际问题，通过相应的评价量规检验学生的综合能力。评价量规内容丰富，不仅包括知识目标，还能考查学生的团队合作意识、信息搜集与处理能力、问题解决能力、动手实践能力、创新能力、批判质疑能力等。
基于培养学生科学素养的STEM教育本土化研究在实践中也走过弯路，遇到了一系列问题。如教师在项目实施过程中代替学生预设结果、设计方案，让学生按图索骥地开展动手活动，将课堂变成了让学生使用相同的材料进行批量组装的“加工场”。在不断探索与改进过程中，教师们认识到，STEM教育的目标达成主要取决于教与学方式的变革。未来，学校将站在新的起点审视STEM课程建设与实践，正视问题和瓶颈，深入研究与探索，进一步把STEM教育落到实处。
参考文献
[1]张燕军，李震峰.21世纪美国高等教育科学、技术、工程和数学教育的问题及其应对[J].比较教育研究，2013（3）：21-24.
[2]Bybee R W. What is STEM education？[J]. Science，2010，329（5995）：996.
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[13]王小栋，王璐，孙河川.从STEM到steam：英国教育创新之路[J].比较教育研究，2017，39（10）：3-9.
[14]江育奇.对在中小学推广STEM教育模式之我见[J].中国教育技术装备，2017（13）：71-72.
[15]祝智庭，雷云鹤. STEM教育的国策分析与实践模式[J].电化教育研究， 2018（1）：75-85.
（责任编辑? ?郭向和）
